一种超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物及制备方法和应用与流程

1.本发明属于涂料技术领域，涉及一种乳胶漆组合物，具体涉及一种超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.今年以来由于病毒感染及细菌感染引起流行性疾病给人们的生活、学习以及经济造成了很大的影响。尤其象常见金色葡萄球菌及大肠杆菌及念珠菌等的交叉感染，病毒引起的季节性流感、手足口病等给学生的生活学习带来的影响巨大。同时，室内装修材料释放游离甲醛的问题越来越引起重视，人们长期在甲醛超标的环境中生活时会对健康产生严重伤害，因此对甲醛的也已成为急需解决的问题。
3.目前市面上已经有宣称能够抗菌或抗病毒涂料，主要方法为在涂料配制过程中在涂料配方中添加抗菌剂材料，实现抗菌(或抗病毒)的功能。抗菌剂包括有机或无机金属离子类材料。这种方法配制涂料存在以下局限：
4.1.抗菌效果的长效性能，由于抗菌剂的溶出消耗，导致长效性受到影响；
5.2.抗菌剂的利用效率问题，无机抗菌剂在涂料中的团聚趋势，导致利用效率下降；
6.3.抗菌剂带来的“副作用”，导致漆膜变色问题；
7.4.抗菌剂带来的“副作用”，不明确的安全性
–
抗菌剂溶出后，与人体接触可能导致的伤害；
8.5.功能单一，不能同时净化室内甲醛，整合超低气味，超低voc，超低释放功能。
9.综上所述，本领域缺乏超低气味、具有长效抗菌、抗病毒同时可降低室内甲醛含量的多效抗病毒乳胶漆组合物，以满足市场步伐。
10.因此，本领域迫切需要开发一种超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物，其对多种致病菌及病毒具有长效的抑制杀灭功能，同时对甲醛具有吸附和净化作用；同时，在乳胶漆的抗菌、抗病毒、净醛的效果显著的前提下，具有超低voc超低释放的特征，并且仍然具有很好的涂料常规性能,保持着优异的耐水性、耐碱性、和耐沾污性，满足消费者多方面的需求。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于公开一种超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物及其制备方法和应用，其对多种致病菌及病毒具有长效的抑制杀灭功能，同时对甲醛具有吸附和净化作用；同时，在乳胶漆的抗菌、抗病毒、净醛的效果显著的前提下，具有超低voc超低释放的特征，并且仍然具有很好的涂料常规性能,保持着优异的耐水性、耐碱性、和耐污渍性能。
12.本发明第一方面提供一种超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物，所述组合物包含：
[0013][0014]
所述的成膜物质为通过一定的化学方法嵌合有活性纳米物质的聚合物乳液；
[0015]
所述的成膜物乳液还具有双丙酮活性官能基团；
[0016]
所述颜、填料选自：钛白粉、高岭土、碳酸钙粉、硅藻土或其组合；
[0017]
所述功能性填料为经控温煅烧的多孔性硅藻土；
[0018]
所述涂料助剂包括增稠剂、ph调节剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、防腐剂、防霉剂等。
[0019]
所述成膜物质的乳液粒径分布在100～200nm，玻璃化温度tg在15～25℃之间，最低成膜温度mfft在在10～22℃之间。且经过物理的气味脱除处理。
[0020]
进一步，所述的涂料助剂具有以下一个或多个特征：
[0021]
所述的增稠剂选自：无机粘土类，纤维素类增稠剂，hase增稠剂，heur增稠剂或其组合；
[0022]
所述的ph调节剂为无机碱中和剂。
[0023]
所述的分散剂为聚丙烯酸盐类分散剂；
[0024]
所述的消泡剂选自：有机硅类消泡剂、矿物油类消泡剂或其组合；
[0025]
所述的成膜助剂选自：标准大气压下沸点大于287℃的有机酯类成膜助剂；
[0026]
所述的涂料助剂具有以下重量比例：
[0027]
增稠剂：ph调节剂：分散剂：消泡剂：成膜助剂：防腐剂：防霉剂的重量比例为：(0.5～2.0)：(0.05～0.25)：(0.3～0.7)：(0.3～0.8)：(0.8～1.8)：(0.1～0.5)：(0～0.5)。
[0028]
所述一种超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物，进一步优选包含：
[0029]
所述成膜物质为抗病毒净醛乳液acronal plus7028；
[0030]
所述颜填料为钛白粉、高岭土、碳酸钙粉，钛白粉、高岭土、碳酸钙粉的重量比例为：(20～25):(4～8):(0～7.5)；
[0031]
所述功能性填料为celite499；
[0032]
所述分散剂为聚丙烯酸钠盐类分散剂dispexaa4140；
[0033]
所述消泡剂为foamstarst2410星形聚合物类和foamaster mo nxz矿物油类，重量比例为1:1或2:1；
[0034]
所述的增稠剂为纤维素类增稠剂natrosol 250hbr，无机流变剂attagel 40；聚醚增稠剂rheovis pe1331，聚丙烯酸类增稠剂rheovis hs1212；重量比例为(2.5～4.0)：3.0：(4.0～8.0)：(0.0～2.0)；
[0035]
所述ph调节剂为koh溶液(可为浓度10％)；
[0036]
所述成膜助剂选用高沸点有机酯类溶剂loxanol ca 5290；
[0037]
防腐剂，防霉剂和水；
[0038]
所述增稠剂：ph调节剂：分散剂：消泡剂：成膜助剂：防腐剂：防霉剂的重量比例为：
[0039]
(0.5～2.0)：(0.05～0.25)：(0.3～0.7)：(0.3～0.8)：(0.8～1.8)：(0.1～0.5)：(0～0.5)。
[0040]
本发明第二方面提供一种内墙用的乳胶漆，所述的乳胶漆由本发明第一所述的组合物制得。
[0041]
本发明第三方面提供一种如本发明第二方面所述乳胶漆的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：将成膜物质30～50重量份；颜填料25～40重量份；功能性填料3～5重量份；涂料助剂2～5重量份；稀释用水混合，得到所述乳胶漆。
[0042]
本发明第四方面提供一种本发明第一方面所述组合物或本发明第二方面所述乳胶漆的用途其用于高环境要求场所(如学校、医院)涂装，净化室内甲醛，杀灭附作墙面的病菌、病毒以降低感染及传播风险。
[0043]
所述的超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物是具有超低voc、超低释放、能有效降低室内空气中甲醛含量，以及长效、广谱抗菌抗病毒功能的乳胶漆。即在涂刷乳胶漆后，能有效杀灭涂刷表面停留的有害菌及病毒
–
抗菌性能达到hg/t3950-2007抗细菌性能i要求；并且室内甲醛净化效果达到jc/t 1074-2008标准《室内空气净化功能涂覆材料净化功能》规定的i类要求。
[0044]
发明详述：
[0045]
本发明的超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物主要由以下重量组分组成：
[0046]
成膜物质30～50重量份；
[0047]
颜填料25～40重量份；
[0048]
功能性填料3～5重量份；
[0049]
涂料助剂2～5重量份；
[0050]
以及分散介质用水。
[0051]
成膜物质：
[0052]
本发明的所述成膜物质为化学嵌合银抗菌剂及具有双丙酮活性官能基团的水性聚合物乳液。
[0053]
在本发明的一个具体实施方式中，所述成膜物质的乳液玻璃化温度tg在15～25℃之间。
[0054]
在本发发明中，具体地，所述成膜物质的固体含量在48％左右，voc含量≦200ppm，玻璃化温度tg在18～22℃之间。
[0055]
最优选地，水性聚合物乳液为basf销售产品，为抗病毒净醛乳液acronal plus 7028；该水性聚合物乳液本身没有任何遮盖力，不能直接作为涂覆材料使用，在组成中提供抗病毒、杀菌净醛的功能和粘结颜填料的作用。
[0056]
颜填料：在本发明的一个具体实施方式中，所述颜填料选自钛白粉、高岭土、超细碳酸钙粉、滑石粉或其组合。
[0057]
优选地，所述颜填料选自钛白粉、高岭土、碳酸钙粉，按照需要以(20～25):(4～8):(0～7.5)的比例进行混合制备乳胶漆，以提供本涂覆材料所要达到的遮盖力、光泽等要求，满足产品装饰和保护建筑墙体的功能。
[0058]
功能性填料
[0059]
在本发明的一个具体实施方式中，所述功能性填料为经控温煅烧的多孔性硅藻
土；
[0060]
具体而言，为imerys公司的商品，品名为celite499；该组合物在本涂覆材料中起到吸附甲醛、调节光泽及提高遮盖的作用，主要是由于其质轻、颗粒蓬松、多孔性结构原理。
[0061]
涂料助剂
[0062]
在本发明的一个具体实施方式中，所述涂料助剂选自分散剂、消泡剂、增稠剂、ph调节剂、成膜助剂、防霉剂、防腐剂或其组合。
[0063]
在本发明的一个具体实施方式中，所述的分散剂为聚丙烯酸钠盐类分散剂。具体为，basf市售品dispex aa4140。
[0064]
由于乳胶漆自身有产生泡沫的倾向，给生产和施工带来问题，因此需要使用消泡剂来抑制剂消除泡沫。在本发明的一个具体实施方式中，所述的消泡剂为星形聚合物类消泡剂、矿物油类消泡剂或其组合。更具体地，所述的消泡剂为basf商品foamstar st2410x星形聚合物类和foamaster mo nxz矿物油类消泡剂两者搭配使用，以保证提供快速长久的消泡及消除微泡的功能，此两类消泡剂搭配的优选比例为1:1或2：1。
[0065]
涂料增稠剂品种很多，主要有纤维素类、聚丙烯酸类增稠剂、非离子缔合型增稠剂和无机增稠剂四类。
[0066]
在本发明的一个具体实施方式中，所述的增稠剂为纤维素类增稠剂、无机流变助剂及聚醚增稠剂、聚丙烯酸类增稠剂的组合物。具体地例如，纤维素类增稠剂采用ashland的市售产品，商品名natrosol 250hbr；无机流变剂采用basf的市售品，商品名attagel40；聚醚增稠剂使用basf的市售品，商品名rheovis pe1331；聚丙烯酸类增稠剂采用basf的市售品，商品名rheovis hs1212。
[0067]
本发明的ph调节剂选用无机碱类中和剂，具体为koh溶液，以避免导致气味。
[0068]
本发明成膜助剂选用高沸点有机酯类溶剂，具体为使用basf的市售品，商品名loxanol ca5290，以避免导致气味及释放量。
[0069]
本发明的防腐剂没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。具体为使用thor的市售品，商品名acticide mbs。
[0070]
本发明的防霉剂没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。具体为使用thor的市售品，商品名acticide epw。
[0071]
较佳地，增稠剂：ph调节剂：分散剂：消泡剂：成膜助剂：防腐剂：防霉剂的重量比例为：
[0072]
(1.0～2.0):(0.1～0.2):(0.4～0.6):(0.4～0.8):(1.0～1.5):(0.3～0.5):(0.2～0.5)
[0073]
更佳地，所述涂料助剂具有以下重量比例：
[0074]
增稠剂：ph调节剂：分散剂：消泡剂：成膜助剂：防腐剂：防霉剂的重量比例为：
[0075]
(1.3～1.8):(0.1～0.15):(0.5～0.6):(0.5～0.6):(1.2～1.5):(0.3～0.5):(0.3～0.5)。
[0076]
乳胶漆组合物中还含有一定量的水作为分散介质，水的用量足以使得所述低乳胶漆组合物正常生产、施工稀释。通常稀释到使得乳胶漆的粘度达到所需要求即可。例如按照gb/t9756-2008合成树脂乳液内墙涂料国家标准测试98-102ku。通常，所需分散介质用水包括但不限于在20～25重量份之间。
[0077]
本发明的超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物，各组分之间具有增效协同作用，例如功能性填料会增加杀菌接触面，及利于吸附甲醛，从而增强杀菌抗病毒及净醛功能等，此处不再赘述。
[0078]
应理解，在本发明范围内，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
[0079]
图1为本发明“嵌合”技术，不会溶出产生抑菌圈图。
具体实施方式
[0080]
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解。下面实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。
[0081]
本发明人经过广泛而深入的研究，通过优选原料、改进配方，制得一种超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物，其对多种致病菌及病毒具有长效一致杀灭作用，并能净化甲醛；同时，在乳胶漆杀菌、抗病毒净醛的效果显著的前提下仍然具有很好的涂料常规性能，满足消费者多方面的需求，为广大消费者提供了能抗菌、抗病毒净醛多功乳胶漆组合物，在此基础上完成了本发明。
[0082]
本发明的技术构思如下：
[0083]
为解决由于抗菌剂的溶出消耗，导致长效性受到影响，摒弃了物理添加抗菌剂的配方方法，选择具有抗菌、杀病毒的聚合物乳液。该聚合物通过特殊的化学方法，将抗菌剂“嵌合”束缚在大分子上，从而限制抗菌剂的溶出，保证其长效性能。同时，这种“嵌合”方式与物理混合相比，能够更均匀地将抗菌剂分散在体系中，提高利用效率，解决了物理方法导致的抗菌剂的聚集及过量添加引起的漆膜变色问题。再有，由于抗菌剂是束缚在大分子上，因此不会溶出，解决了人体接触伤害风险。
[0084]
为了赋予涂料更多功能，本发明利用多种手段实现了净化甲醛的目的，采用物理吸附和化学反应相结合的方法，挑选功能性填料吸附空气中游离甲醛；同时利用成膜之后能分解甲醛的功能型乳液，分解甲醛后生成对人体和环境都无害的水分子；利用化学反应消耗掉空气中和填料吸附的游离甲醛，实现了强大的净化甲醛的能力，同时采用配方使得乳胶漆的常规性能也都满足国标优等品的要求。
[0085]
本文中，所述适量“稀释用水”是指所述水的用量足以使得所述乳胶漆组合物稀释。通常稀释到使得乳胶漆的粘度达到所需要求即可。例如98-102ku，根据gb/t9756-2018内墙涂料国家标准。通常，所需稀释量包括但不限于在20～25％之间。
[0086]
本文中，“低voc可净化室内甲醛乳胶漆”是指乳胶漆中，室内甲醛的气味净化后达到jc/t1074-2008标准《室内空气净化功能涂覆材料净化功能》规定的i类要求。
[0087]
本文中，“聚合物乳液”是指通过一定化学方法嵌合银抗菌剂并具有双丙酮活性官能基团的聚合物乳液。而且乳液通过物理方法脱除处理，除去残余单体和气味。
[0088]
本发明提供一种超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物，其选用具有抗病毒、净醛功能的聚合物乳液，以下简称乳液，可有效杀菌抗病毒、消减室内甲醛含量。所述组合物主要由以下重量组分组成：乳液30～45重量份；颜填料25～40重量份；功能性填料3～5重量份；涂料助剂2～5重量份；以及分散介质用水。
[0089]
乳胶漆组合物的制备方法，包括如下步骤：
[0090]
a)将水放入高速搅拌机分散罐内，转速控制在500-800转/分钟；
[0091]
b)然后加入涂料助剂(纤维素类0.2～0.3重量份；和ph调节剂0.1～0.15重量份)搅拌3分钟；
[0092]
c)在分散状态下将涂料助剂(润湿分散剂、部分消泡剂)依次缓慢加入分散罐内；
[0093]
d)将无机流变助剂，颜、填料和功能性填料分别加入分散罐内，逐步提高转速到1800转/分钟，分散20-25分钟，期间注意浆温不要超过55℃；
[0094]
e)分散结束后降低转速到600-800转/分钟，加入成膜助剂，搅拌5分钟；
[0095]
f)然后加入聚合物乳液，搅拌5分钟，再依次加入涂料助剂(流变助剂、防腐剂和防霉剂)，搅拌5分钟；
[0096]
g)然后加入剩余的消泡剂，以消除在后添加过程中产生的小泡；
[0097]
h)最后加入水调节粘度到(98-102)ku，即制成成品。
[0098]
上述各成分的重量组成如下：成膜物质30～45重量份；颜填料25～40重量份；功能性填料3～5重量份；涂料助剂2～5重量份；以及分散介质用水。
[0099]
下表详细显示了超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物中各组成原材料的名称、具体作用和优选重量百分比。
[0100]
组成原料名称作用重量，％涂料助剂增稠剂增加粘度，调节流变性能1.3～1.8 ph调节剂调节体系ph0.1～0.15 消泡剂消除泡沫0.5-0.6 分散剂分散颜、填料0.5-0.6 防腐剂防止涂料腐败变质0.3-0.5 防霉剂防止漆膜霉菌滋生0.3-0.5 成膜助剂帮助形成完整漆膜1.2～1.5颜、填料钛白粉，碳酸钙，高岭土遮盖力，漆膜丰满度，漆膜性能25～40功能填料控温煅烧硅藻土吸附，调整漆膜光泽3～4成膜物质抗病毒乳液(plus 7028)粘结成膜，抗菌杀毒，净醛44～45分散介质去离子水载体，调节粘度15～25
[0101]
实施例的配方见表2：
[0102]
按照表2中的重量份准备原料，采用以下步骤制成乳胶漆：
[0103]
首先将水放入分散罐内，转速控制在500-800转/分钟；然后加入增稠剂1和ph调节剂搅拌5分钟；在分散状态下将润湿分散剂、一部分消泡剂依次缓慢加入分散罐内；将颜填料、功能性填料和增稠剂2加入分散罐内，逐步提高转速到1800转/分钟，分散15-20分钟，期间注意浆温不要超过55℃；分散结束后降低转速到600-800转/分钟，顺序加入成膜助剂、成膜乳液搅拌5分钟；然后依次加入防霉剂和防腐剂，增稠剂3，搅拌3分钟；然后加入消泡剂；最后加入水调节粘度到(98-102)ku，即制成乳胶漆成品。
[0104]
按下列标准测试材料性能：
[0105]
对本发明产品进行耐水、耐碱、附着力、耐污渍、耐洗刷等性能测试，其中主要性能测试参照gb/t9756-2008《内墙涂料国家标准》，耐黄变性按gb/t 23999-2009中6.4.21规定进行，净化甲醛效率测试方法执行jc/t1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化功能》规定的i类要求，抗菌按《hg/t 3950-2007抗菌涂料》抗菌效果i进行；抗病毒功能参照《gb/t 21866-2008抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果》进行。
[0106]
下面给出实施例1，2，3的具体测试结果见表3-表8。
[0107]
实施例制备的乳胶漆在容器中状态、施工性、耐碱性、厚膜抗开裂性、气味等方面，均符合技术要求。
[0108]
表3
[0109]
项目单位技术要求实施例1实施例2实施例3在容器中状态/无硬块，搅拌后呈均匀状态符合符合符合
施工性/刷涂二道无障碍符合符合符合低温稳定性/不变质符合符合符合低温成膜性/5℃成膜无异常符合符合符合涂膜外观/正常符合符合符合干燥时间(表干)h≤230min30min30min对比率/≥0.950.960.960.97耐碱性(24h)/无异常符合符合符合耐洗刷性次≥6000>30000>30000>30000厚膜抗开裂性//不开裂不开裂不开裂低温抗脱粉性//不脱粉不脱粉不脱粉气味//极低极低极低耐黄变性能(quv168h)//无变色无变色无变色
[0110]
根据gb18582-2020《建筑墙面涂料中有害物质限量》对本发明的超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物测试voc和甲醛含量，结果如表4所示。
[0111]
表4
[0112]
项目单位技术要求实施例1实施例2实施例3游离甲醛含量mg/kg≤50未检出未检出未检出挥发性有机化合物含量g/l≤80未检出未检出未检出
[0113]
根据jg/t 481-2015《低挥发性有机化合物(voc)水性内墙涂覆材料》对本发明的超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物测试总挥发性有机化合物(tvoc)释放量，结果如表5所示。
[0114]
表5
[0115][0116][0117]
根据《hg/t 3950-2007抗菌涂料》对本发明的超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物测试抗菌效果,参照《gb/t 21866-2008抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果》对本发明的超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物测试抗病毒功能，结果如表6所示。
[0118]
表6
[0119][0120]
图1中本发明“嵌合”技术，不会溶出产生抑菌圈图，如果有银离子渗出，会产生抑菌圈，而且渗出越多，抑菌圈越大。本发明未产生明显的抑均圈说明，其银离子被束缚在漆膜中不会渗出，从而保证其持久性及安全性。
[0121]
根据jc/t1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化功能》对本发明的超低气味
多效抗病毒乳胶漆组合物测试甲醛净化效率，结果如表7所示。
[0122]
表7
[0123]
项目单位技术要求实施例1实施例2实施例3甲醛净化性能％≥75％909195甲醛净化效果持久性％≥60％818388
[0124]
根据hg/t 4756-2014《内墙耐污渍乳胶涂料》对本发明的超低气味多效抗病毒乳胶漆组合物测试耐污渍性能，结果如表8所示。
[0125]
表8
[0126]
项目单位技术要求实施例1实施例2实施例3耐污渍性能分i级≥60；ii级≥45706665耐污渍性能持久性分i级≥50；ii级≥35615256